JP5206140B2 - かしめ加工装置および熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、板状に形成された金属製の固定物に、柱状あるいは筒状の貫通物を貫通する構成を具備し、前記貫通物の固定物への固定を、かしめ加工により行う構造体において、前記かしめ加工を行うかしめ加工装置、および前記構造体の一つであり、冷凍サイクル等に採用され、かつ前記かしめ加工装置によって組み立てられる熱交換器に関するものである。

板状に形成された金属製の固定物に、柱状あるいは筒状の貫通物を貫通する構成を具備し、前記貫通物の固定物への固定を、かしめ加工により行う構造体の一例として、冷凍サイクル等に採用される熱交換器を例に説明する。

熱交換器において、冷媒チューブが貫通する端板を、部分的にかしめることにより冷媒チューブと端板の固定を行う構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

かかる構成は、図１８、図１９、図２０に示す如く、予め端板６１に形成した貫通穴６２の両側に、貫通穴６２の内側へ塑性変形させる抱持片６３を設け、貫通穴６２を冷媒チューブ６４が貫通した状態において、治具（図示せず）を用いて抱持片６３を変形させることにより、端板６１と冷媒チューブ６４を固定する構成である。
実開昭６２−１０７２７８号公報

上記特許文献１の構成であると、抱持片６３を変形させる治具の動作は、一対の抱持片６３を外側から挟み込み、これを双方が近づく方向に変形させる動作となる。

かかる動作は、挟み込みを行う一対の治具片の間に冷媒チューブ６４が位置するため、治具操作時に、冷媒チューブ６４を損傷しないように何らかの対策を講じる必要がある。

その対策構成も、冷媒チューブ６４を挟む動作であることから、冷媒チューブ６４の径以上の余裕が必要であり、結果的に治具そのものも大きくなり、また挟み込みを行うために要する空間も広く必要とする構成となるものである。

かかることは、小型の熱交換器、あるいは冷媒チューブ６４の間隔の狭い熱交換器には限界があり、汎用性も十分でないものである。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、小型の熱交換器、あるいは冷媒チューブ間隔の狭い熱交換器にも適応できるかしめ加工装置とし、また、製造歩留まりがよく、低コスト、かつ高品質な熱交換器が提供できるようにすることを目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明のかしめ加工装置は、固定物と貫通物の固定を行う密着片の塑性変形を、一対の係止レバーの広がり動作によって行うようにしたものである。

また、本発明の熱交換器は、冷媒チューブと端板の固定を行う密着片の塑性変形を、上記かしめ加工装置にて行うようにしたものである。

これにより、かしめ加工装置は、前記一対の係止レバーが広がるスペースがあれば密着片の塑性変形が可能となり、しかも、貫通物を挟んで密着片を塑性変形させる構成に比較して、一対の係止レバーの間に貫通物が位置しないため、広がり距離も極力短くまとめることができ、かしめ加工時具の小型化が可能となるものである。

また、熱交換器は、上記かしめ加工装置にて密着片を塑性変形させ、端板と冷媒チューブの固定を行う構成であるため、かしめ加工装置の汎用性を活かしてさまざまな大きさの熱交換器を組み立てることができ、歩留まりがよく、低コストであり、さらに安定した品質とすることができるものである。

本発明のかしめ加工装置は、密着片を塑性変形するレバーの動きを単純な広がり動作とするため、貫通物を挟んで前記密着片を塑性変形させる構成に比較して小型化が可能となり、固定物構造の大きさに汎用性を持って対応することができ、設備のかしめ加工装置として自動化設備に組込むことが可能であり、また、ハンディタイプのかしめ加工治具としても用いることができ、作業における利便性を高めることができるものである。

また、組立工程に、上記かしめ加工装置を用いた熱交換器は、かしめ加工装置の汎用性を活かしてさまざまな大きさの熱交換器を組み立てることができ、冷媒チューブを損傷するリスクも極めて少ないため、歩留まりがよく、低コストであり、さらに安定した品質とすることができるものである。

請求項１に記載の発明は、板状の固定物に、柱状あるいは筒状の貫通物が貫通する貫通穴と、密着片を介して前記貫通穴と並設された加工穴を設け、前記貫通物の貫通状態において、前記密着片を、その一部が前記貫通穴側へ延出して前記貫通物の外表面に密着する如く前記密着片を塑性変形するかしめ固定物のかしめ加工装置であって、前記かしめ加工装置を、本体と、前記本体の一壁面に突出し、かつ所定間隔を介して配置され、その一方が前記固定物に設けられた位置決め部に係止し、他方が前記加工穴より前記密着片に当接する一対の係止レバーと、前記本体に設けられ、前記係止レバーを、その所定間隔が広がる方向に駆動する駆動機構を具備する構成としたかしめ加工装置である。

かかる装置によれば、前記一対の係止レバーが広がり方向に動作するため、単純な動作で密着片を塑性変形させ、貫通物をかしめ加工により板状の固定物に固定することができる。しかも、該かしめ加工時において、前記係止レバーの間に貫通物が位置しないため、係止レバーの形状を簡素化でき、さらに、前記係止レバーを単純な広がり動作とする動作機構の簡素化も可能となり、かしめ加工装置を、軽量化して手作業で操作できる、所謂ハンディタイプとすることもできる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記固定物を、相互に間隔をおいて積層配置され、かつ冷媒チューブが貫通したプレートフィンと、前記プレートフィンを挟んで配置された一対の端板を具備する熱交換器とし、前記少なくとも一方の端版に、前記密着片を設けた加工穴と該加工穴より離れて位置する位置決め穴を設け、前記一方の係止レバーを前記位置決め穴に係止し、他方の係止レバーを前記加工穴に係止し、前記係止レバーの広がり方向動作により、前記密着片を前記冷媒チューブに密着する如く塑性変形するかしめ加工装置である。

かかる装置によれば、かしめ加工を行うときの係止レバーの装着の際に、前記係止レバーを、位置決め穴および加工穴それぞれに係止し、前記係止レバーを広がり方向に動作させることができるため、かしめ加工を行う際に前記係止レバーの位置決めが可能であり、その結果、かしめ加工装置の操作が安定し、安定したかしめ加工により、冷媒チューブの端板への固定が行え、端板のがたつきもなく、熱交換器の品質を確保することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記端板に、前記冷媒チューブが貫通する貫通穴を、所定間隔を介して複数設け、前記加工穴を、前記隣り合う貫通穴の間で、かつ前記密着片が前記それぞれの貫通穴に面する如く複数設け、前記一対の係止レバーを、その広がり方向において前記それぞれの加工穴の密着片と係止するようにしたかしめ加工装置である。

かかる装置によれば、前記一方の加工穴が前記係止レバーの位置決め穴を兼ねるため、端板に必要以上に穴加工を行う必要がなく、構成の簡略化、および不要な穴加工による端板の加工強度の低下を抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、前記駆動機構により、前記一対の係止レバーが同時に離間する方向へ移動するようにしたかしめ加工装置である。

かかる装置によれば、同時に係止レバーが作動するため、各密着片のかしめ加工時に時差動作に伴って一方に偏って作用することがなく、双方の密着片を均等に変形加工することができ、冷媒チューブと端板のかしめ固定が安定するものである。

請求項５に記載の発明は、請求項２から４のいずれか一項に記載の発明において、前記係止レバーの先端部に、該係止レバーの加工穴への挿入深さを規制する段部を設けたかしめ加工装置である。

かかる加工装置によれば、前記係止レバーの加工穴への挿入深さが規制されるため、必要以上に該係止レバーが挿入されてプレートフィンを損傷、あるいは変形させることが防止でき、熱交換器の品質を損ねることも抑制できる。また、前記係止レバーの加工穴への挿入深さが一様化できることから、冷媒チューブと端板のかしめ加工仕様を安定させることができ、熱交換器の品質を確保することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項２から５のいずれか一項に記載の発明において、前記係止レバーにおける前記密着片が当接する位置に、前記密着片の少なくとも一部が係止する溝を設けたかしめ加工装置である。

かかるかしめ加工装置によれば、前記溝によって前記係止レバーの前記端板への位置決めが行い易くなり、また、前記係止レバーが端板に対して傾斜して加工穴へ係止することも抑制できる。したがって、密着片を正規の状態で塑性変形させることができ、冷媒チューブと端板のかしめ固定を行う作業もやり易く、熱交換器の品質を損なうことも抑制できる。

請求項７に記載の発明は、請求項２から６のいずれか一項に記載の発明において、前記端板を貫通する冷媒チューブを、１８０°に曲げ加工された曲管部とし、前記貫通穴を、前記曲管部が貫通する長穴形状とし、さらに、前記加工穴および密着片を、前記貫通穴の長径方向と平行して設け、前記一対の係止レバーの少なくとも一方に、該係止レバーの広がり動作時において、前記曲管部との接触を避ける段差部を設けたかしめ加工装置である。

かかるかしめ加工装置によれば、前記係止レバーの広がり動作時において、該係止レバーの移動距離に伴い、前記曲管部が前記係止レバーの投影面内に位置する状況となった場合であっても、前記段差部によって前記係止レバーと前記曲管部の接触がなく、その結果、曲管部の損傷、あるいは曲がりを抑制することができる。さらに、前記冷媒チューブの複数の曲管部が狭い間隔で並んで配置された場合であっても、同様に曲管部の損傷、あるいは曲がりを抑制することができるため、小型の熱交換器、あるいは高い密度で冷媒チューブが端板を貫通する構成の熱交換器にも適用することができ、汎用性を有するかしめ加工装置を提供することができる。

請求項８に記載の発明は、直管部および曲管部が連続する如く蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、前記冷媒チューブが貫通する長穴を複数有し、かつ相互に間隔をおいて積層配置された多数のプレートフィンと、前記冷媒チューブが貫通する穴を複数有し、前記プレートフィンを挟んで配置された一対の端板を有する熱交換器であって、前記端板の少なくとも一方を、前記冷媒チューブの曲げ加工された曲管部が貫通する貫通穴と、前記貫通穴と併設され、かつ前記冷媒チューブの貫通状態においてその一部が前記貫通穴内側へ延出し、かつ塑性変形して冷媒チューブの外壁面に密着する密着片を設けた加工穴を具備する構成とし、前記密着片の塑性変形を、請求項２から７のいずれか一項に記載のかしめ加工装置にて行った熱交換器である。

かかる熱交換器は、前記冷媒チューブの前記端板へのかしめ固定が、冷媒チューブを損傷することなく、安定して行えるため、歩留まりが良く、コストの上昇を抑制して製作することができる。また、前述のかしめ固定が安定しているため、熱交換器としての品質を安定、かつ維持することができるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるかしめ加工装置の動作前の斜視図である。図２は、同実施の形態１におけるかしめ加工装置の動作後の斜視図である。図３は、図１のＡ−Ａ線によるかしめ加工装置の断面図である。

図１、図２および図３において、かしめ加工装置１は、円柱形の本体部２と、本体部２の一面に設けられた一対の係止レバー３と、本体部２の一面であって、係止レバー３を設けた面と相対する面にボルト１９によって固定されたグリップ（把手部）４を具備している。

本体部２は、係止レバー３を設けた面において、直径方向に所定幅でかつ所定深さのガイド溝５が設けられ、そのガイド溝５のそれぞれの底部には、係止レバー３の移動を可能とする貫通穴６が所定の長さに亘って設けられている。

また、本体部２の内部には、駆動機構７が設けられている。この駆動機構７は、駆動源であるモータ８と、モータ８の出力を減速し、トルクを増大させる周知の機構からなる歯車機構９と、歯車機構９の出力軸の回転を、該回転軸に対して９０°方向となる回転軸方向に変換するウォーム歯車機構１０と、両端が本体部２の相対する壁面に回転可能に軸支され、歯車機構９によりウォーム歯車機構１０を介して回転する回転軸１１と、係止レバー３が直線的な動きとなるように規制するガイド柱１２が設けられている。回転軸１１の表面には、ねじ溝が加工されている。

係止レバー３は、一端にガイド柱１２を貫通するガイド穴１３と、回転軸１１に螺合するトルク穴１４を設けた移動部１５を設け、中央部には、若干肉厚が薄く形成された段差部１６が設けられ、また、他端には、段部１７の形成により、さらに肉厚が薄く形成された爪部１８が設けられている。

移動部１５は、貫通穴６を貫通し、またこの移動部１５が延出する係止レバー３の面は、ガイド溝５の底面を摺動する。この係止レバー３は、強度を必要とするため、例えば鋼等の高い硬度を有する金属材料より形成することが好ましい。

係止レバー３のトルク穴１４は、ねじ穴であり、ねじピッチおよび穴径は、回転軸１１のねじ構造と合致し、回転軸１１の回転によって移動部１５が移動する関係に設定されている。

係止レバー３は、２本で対を成す構成であるが、一方における移動部１５に設けたトルク穴１４は、そのねじ溝の螺旋方向が逆方向に形成されている。したがって、回転軸１１の正方向の回転に伴い、双方の係止レバー３は、双方が近づくように移動し、回転軸１１の逆方向の回転に伴い、双方が離れるように移動する。

次に、かしめ加工装置１の動作（操作）について説明する。

かしめ加工装置１の初期の状態は、図１に示す如く係止レバー３が双方とも近づいた状態にある。

そして、適宜箇所に設けたスイッチ（図示せず）を操作することにより、モータ８が回転する。その回転出力は、歯車機構９を介してウォーム歯車機構１０から回転軸１１へと伝達され、回転軸１１は、所定の方向（係止レバー３が広がり移動する方向）に回転する。

これに伴い、係止レバー３は、移動部１５において、トルク穴１４が回転軸１１と螺号しているため、ねじの原理によって移動する。このとき、移動部１５は、ねじの原理に伴う応力により、トルク穴１４を中心に回転運動を行おうとするが、ガイド穴１３がガイド柱１２を貫通していること、および移動部１５がガイド溝５の貫通穴６を貫通していることによって、その回転運動が規制され、その結果、係止レバー３は、直線的な移動を行う。

しかも、係止レバー３の一方は、トルク穴１４のねじ溝の螺旋方向が逆方向に形成されているため、他方の係止レバー３の移動方向に対して逆方向に移動する。したがって、回転軸１１の回転に伴い、双方の係止レバー３は、離れる方向、所謂広がり方向に移動を行う。

そして、係止レバー３が所定の距離を移動すると、モータ８は停止し、スイッチ等の操作により逆回転する。その結果、係止レバー３は、上述とは逆に双方が近づくように移動し、初期の位置で停止する。

上記モータ８の停止動作と逆回転動作は、例えば、スイッチの手動切換え操作、あるいはモータ８の電流を検出して、その検出値が所定値に到達した時点で通電方向を逆にし、所定時間逆回転させてモータ８の通電を停止する制御を行う自動切換え制御等、周知の技術を用いて実現することができる。

このように係止レバー３は、移動部１５が回転軸１１のねじの原理に伴って駆動され、ガイド柱１２とガイド溝５によってねじ作用の運動に伴う回転運動が規制されるため、ガイド溝５に沿って直線状に安定した状態で摺動する。

次に、図４乃至図１０を参照しながら、上記かしめ加工装置１がかしめ固定を行う熱交換器の構成について説明する。

熱交換器は、「固定物に、柱状あるいは筒状の貫通物が貫通する貫通穴と、密着片を介して前記貫通穴と並設された加工穴を設け、前記貫通物の貫通状態において、前記密着片を、その一部が前記貫通穴側へ延出して前記貫通物の外表面に密着する如く前記密着片を塑性変形するかしめ固定物」の一例として説明するものである。

図４は、本実施の形態１におけるかしめ加工装置により組立てられる熱交換器の斜視図である。図５は、同実施の形態１における熱交換器の第一端板側からの平面図である。図６は、同実施の形態１における熱交換器の第二端板側からの平面図である。図７は、同実施の形態１の熱交換器を構成する端板の組立て前の平面図である。図８は、同実施の形態１の熱交換器を構成するプレートフィンの平面図である。図９は、同実施の形態１における熱交換器の端板に設けられた貫通穴部の平面図である。

図４において、熱交換器２１は、直管部２３ａおよび曲管部２３ｂ、２３Ａが連続し、かつ縦列Ａおよび横列Ｂに複数となるように蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２３（本発明の貫通物に相当）と、該冷媒チューブ挿入用の長穴２２ａ（図８）を複数設け、互いに間隔をおいて配置され、冷媒チューブ２３が挿入された一群のプレートフィン（以下、プレートフィン群と称す）２２と、プレートフィン群２２を挟み込むようにプレートフィン群２２の両端に位置し、冷媒チューブ２３が挿入され、冷媒チューブ２３と密着するように固定された第一端板２４および第二端板２５（それぞれ本発明の固定物に相当）を具備している。ここで、第一端板２４は、冷媒チューブ２３の挿入側となり、第二端板２５は、冷媒チューブ２３の貫通側となる。

冷媒チューブ２３には、一般に銅あるいはアルミ材等の材料が用いられ、またプレートフィン群２２にはアルミ材が用いられ、さらに第一、第二の各端板２４、２５には、鋼材あるいはアルミ材が用いられている。

第一端板２４および第二端板２５は、同一形状、同一寸法の同一仕様となっており、図７に示す如く冷媒チューブ２３の曲管部２３ｂ、２３Ａが貫通する長穴状の貫通穴２６と、該貫通穴２６の近傍で、かつ貫通穴２６の長径と平行方向に延出する矩形の加工穴２７を具備している。

ここで、第一端板２４、第二端板２５は、前述の如く同一の仕様であるため、以下において、共通する説明については単に「端板」と称して、「第一」、「第二」の特定を省略して説明する。

加工穴２７は、長手方向の略中央部が切断され、貫通穴２６と連続している。加工穴２７の切断により、加工穴２７と貫通穴２６の間には、後述する密着片２８が相対して形成されている。貫通穴２６および加工穴２７および密着片２８は、プレス成型加工によって打ち抜き形成されるものである。

第一端板２４における対角に位置する貫通穴２６には、熱交換器２１の組立て状態において冷媒チューブ２３の始端２３ｃと終端２３ｄがそれぞれ貫通している。貫通穴２６は、図７に示す如く矩形部２６ａと、該矩形部２６ａの短辺と同寸径の半円部２６ｂより形成され、矩形部２６ａの短辺に半円部２６ｂを連続させることにより、長穴状に形成されている。

第一端板２４の貫通穴２６を貫通する曲管部２３ｂは、組立て時において先に第一端板２４の貫通穴２６を通過する曲管部２３Ａと異なり、単に冷媒チューブ２３の直管部２３ａを所定の径に湾曲させたものであり、また第一端板２４の貫通穴２６を貫通した後にプレートフィン群２２を貫通する曲管部２３Ａは、その先端が若干扁平に加工されている。

端板２４、２５に設けた貫通穴２６は、具体的には、冷媒チューブ２３の貫通において、クリアランスが大きすぎると冷媒チューブ２３との密着性が確保できないため、摩擦接触が少なくなる、あるいはほとんどない程度の寸法に設定されている。

また、加工穴２７は、端板２４、２５の対角部であって、端板２４、２５の周縁との間において、貫通穴２６が位置するように設けられている。加工穴２７の数、配置は、熱交換器２１の大きさ、あるいは冷媒チューブ２３の縦列数、横列数に応じて任意に設定するもので、前述の縦列数、横列数がもっと多い熱交換器の形態であれば、現在の配置に加えて、隣の貫通穴、下方（上方）の貫通穴、さらには上下方向の中間部に位置する貫通穴というように適正な箇所に設けることができる。

そして、密着片２８は、熱交換器２１の組立て状態においては、その先端部が図４、図５および図６に示す如く貫通穴２６の矩形部２６ａ内へ延出するように塑性変形される。

ここで、貫通穴２６は、前述の如くプレス成型加工にて形成されるため、その周縁には、打ち抜き方向であって微小に延出するバリが残存しているものである。この様子を、図９および後述する図１０、図１１においてバリに符号２９を付して説明する。

さらに、端板２４、２５は、同一仕様であり、図７に示す中心線Ｘ（Ｙ）を境に左右（上下）対称であるため、その表裏を識別するための切欠き３０が所定の位置に設けられている。したがって、第一端板２４、第二端板２５が配置され、切欠き３０が同一方向となっている場合は、共に表か裏ではあるが、同一面側で配置されている状態にある。

本実施の形態１においては、バリ２９の突出方向を考慮する構成であるため、切欠き３０が特定の方向に位置することを正規の配置状態としている。

具体的には、組立て時において、特定の組立て作業位置から目視したときに、切欠き３０が特定の側にある状態を是とし、異なる側にあれば否としている。

したがって、切欠き２９を位置決め部材３１（図５、図６）と嵌合させる等、組立てのための一要素として利用することにより、誤った組立ての防止に利用することができる。

また、切欠き３０に変えて、上記作用が期待できる形状であれば、切込みとすることもできる。

さらに、第一端板２４と第二端板２５の間に介在されたプレートフィン群（プレートフィン）２２には、図８に示すように、冷媒チューブ２３が貫通する長穴２２ａがプレス成型加工によって設けられている。

長穴２２ａは、図８に示す如く、矩形部２２ｂと、矩形部２２ｂの短辺の寸法よりも大寸法径の円部２２ｃより形成され、矩形部２２ｂの短辺に円部２２ｃを連続させることにより、長手方向両端が膨らんだ形状に形成されている。また、円部２２ｃは、冷媒チューブ２３の管径よりも微小に大きく設定されている。

長穴２２ａをかかる形状とする理由は、前述の如く冷媒チューブ２３の曲管部２３Ａが、プレートフィン群２２を貫通する際に、その貫通が円滑となるように該曲管部２３Ａの円弧部を若干扁平に加工しているためである。また、長穴２２ａを冷媒チューブ２３の管径より微小に大きく設定する理由は、冷媒チューブ２３の貫通が比較的円滑に行えるようにするためである。

したがって、冷媒チューブ２３がプレートフィン群２２を貫通した状態では、長穴２２ａの円部２２ｃと冷媒チューブ２３は略密着した状態となっている。

また、長穴２２ａにおける円部２２ｃの円弧部分には、冷媒チューブ２３との熱伝導を良好とするためのカラー部２２ｄ（図１０、図１１）が設けられている。

次に、以上のように構成された熱交換器２１の組立て方法について、図１０および図１１を参照しながら説明する。

図１０は、同実施の形態１における熱交換器の製造方法において冷媒チューブをプレートフィン群へ挿入する前の工程を示す熱交換器の要部断面図である。図１１は、同実施の形態１における熱交換器の組立て後における冷媒チューブの貫通状態を示す熱交換器の要部断面図である。

まず、図１０に示す如く、適宜治具（図示せず）によって所定間隔に維持され、積層状態にあるプレートフィン群２２の積層方向両端に、第一端板２４および第二端板２５を、それぞれに設けた貫通穴２６、長穴２２ａ、貫通穴２６が一致するように配置する。このとき、端板２４、２５に設けた切欠き３０に位置決め部材３１を嵌合する等、切欠き３０を組立てのための要素として利用することにより、端板２４、２５の表裏面を所定の方向に維持することができる。

また、位置決め部材３１等を用いることにより、端板２４、２５の表裏面を正規の方向に誤りなく配置することができるため、端板２４、２５に設けた貫通穴２６の周縁に残存したバリ２９の延出方向と、プレートフィン群２２に設けられたカラー部２２ｂの延出方向がそれぞれ同一方向となるように配置することができる。

次に、真直ぐなパイプを縦列Ａおよび横列Ｂに複数となるように蛇行状に曲げ加工した冷媒チューブ２３を、その曲管部２３Ａから図１０に示す如く矢印Ｚ方向に第一端板２４に設けた貫通穴２６へ挿入し、さらに挿入を続けてプレートフィン群２２に設けた長穴２２ａ、および第二端板２５に設けた貫通穴２６を順次貫通させ、曲管部２３Ａを第二端板２５から突出させて図１０の状態を構成する。

ここで、貫通穴２６に残存したバリ２９は、同一方向であって曲管部２３Ａの挿入方向と同一方向に延出しているため、冷媒チューブ２３の挿入工程において、バリ２９が冷媒チューブ２３の表面に食込むことが抑制される。

その後、冷媒チューブ２３内に、高圧に加圧された水、あるいは油等の液体を流す（圧入する）ことにより、その液圧によって冷媒チューブ２３が拡管され、冷媒チューブ２３とプレートフィン群２２、第一端板２４、および第二端板２５の相互の密着度合いを増すことができる。かかる工程を終えることにより、冷媒チューブ２３と端板２４、２５の密着は行えるが、固定は十分でない。

そこで、かしめ加工装置１により、冷媒チューブ２３と端板２４、２５の固定を確実なものにする。

次に、図１２、図１３、図１４および図１５を参照しながら冷媒チューブ２３と端板２４、２５のかしめ固定を行うかしめ加工装置１の動作について説明する。ここでは、第一端板２４および第二端板２５におけるかしめ加工固定が同様の内容であるため、一方の端板２４への固定について説明する。なお、端板２４に形成されたバリ２９およびプレートフィン群２２に形成されたカラー部２２ｄについては、説明の便宜上同図から省略している。

図１２は、同実施の形態１におけるかしめ固定を行う前の状態を示すかしめ加工装置を装着した熱交換器の要部断面図である。図１３は、図１２の状態を平面で表した端板の裏面からの要部平面図である。図１４は、同実施の形態１におけるかしめ固定を行った後の状態を示すかしめ加工装置を装着した熱交換器の要部断面図である。図１５は、図１４の状態を平面で表した端板の裏面からの要部平面図である。

上述の如く端板２４と冷媒チューブ２３が密着している状態において、図１２に示す如く、グリップ４を持ってかしめ加工装置１を所定の位置へセットし、かしめ加工装置１の係止レバー３の先端に設けられた爪部１８を加工穴２７へ挿入する。この場合、係止レバー３に設けた段部１７が端板２４に当接するまで爪部１８を挿入する。その状態を平面から見ると、図１３の如く、段部１７の略全面が端板２４と当接した状態にある。

したがって、段部１７による挿入代（挿入寸法）の規制により、爪部１８の過剰挿入によってプレートフィン群２２が損傷、あるいは変形することはない。

そして、スイッチ（図示せず）を操作することにより、モータ８が回転し、係止レバー３は、広がり方向に移動しながら、密着片２８を塑性変形する。この密着片２８の塑性変形に伴い、係止レバー３の爪部１８は、図１４の矢印Ｗ方向から見る投影面において、その一部が冷媒チューブ２３の曲管部２３ｂと重なった状態にあるが、係止レバー３に設けた段差部１６により、爪部１８の貫通穴２６側への移動を可能としている。この爪部１８の貫通穴２６側への移動を可能としたことにより、密着片２８の冷媒チューブ２３との接触面積を大きくし、端板２４と冷媒チューブ２３の固定をより強固にすることができる。

また、段差部１６を設けたことにより、密着片２８の塑性変形加工を行う際の曲管部２３ｂ、２３Ａと係止レバー３の接触が回避されるため、曲管部２３ｂ、２３Ａの損傷、あるいは曲がりを抑制することができる。さらに、冷媒チューブ２３の複数の曲管部２３ｂ、２３Ａが狭い間隔で並んで配置された場合であっても、同様に曲管部２３ｂ、２３Ａの損傷、あるいは曲がりを抑制することができるため、熱交換器２１が小型であっても、あるいは高い密度で冷媒チューブ２３が端板２４、２５を貫通する構成であっても適用することができ、汎用性を有するかしめ加工装置１を提供することができる。

また、密着片２８の塑性変形が終了した状態を平面から見ると、図１５の如く、段部１７のわずかな面が端板２４と当接した状態にある。したがって、密着片２８の塑性変形が進むことに伴い、係止レバー３が加工穴２７から脱落してプレートフィン群２を損傷することも抑制される。

また、密着片２８の塑性変形が終了した時点でモータ８は、周知の検知方法により停止し、そして、逆回転する。この逆回転に伴い、係止レバー３は、相互に近づく方向に移動し、図１２に示す初期状態となった時点でモータ８が停止し、かしめ加工装置１は、端板２４から離すことができる。

以下、同様にかしめ加工装置１を次の加工穴２７へ挿入し、同様にして密着片２８を塑性変形することにより、端板２４と冷媒チューブ２３を固定することができる。

なお、端板５側についても同様に冷媒チューブ２３をかしめ加工によって固定することができる。

このように、本実施の形態１におけるかしめ加工装置１は、一対の係止レバー３を広がり方向に動作させる単純な動作で密着片２８を塑性変形させることができ、貫通物である冷媒チューブ２３をかしめ加工により、板状の固定物である端板２４、２５に固定することができる。しかも、該かしめ加工時において、係止レバー３の間に冷媒チューブ２３が位置しないため、係止レバー２３の形状も簡素化できる。

さらに、かしめ加工を行うときの係止レバー３の装着の際に、係止レバー３の爪部１８を、双方の加工穴２７それぞれに係止すればよいため、かしめ加工を行う際の係止レバー３の位置決めが可能であり、その結果、かしめ加工装置１の操作が安定し、安定したかしめ加工により、冷媒チューブ２３の端板２４、２５への固定が行え、端板４、５のがたつきもなく、熱交換器２１の品質を確保することができる。

また、一方の加工穴２７が係止レバー３の位置決め穴を兼ねるため、端板２４、２５に必要以上に穴加工を行う必要がなく、構成の簡略化、および不要な穴加工による端板４、５の加工強度の低下を抑制することができる。

さらに、一対の係止レバー３は、駆動機構７によって同時に離間する方向へ移動するため、各密着片２８のかしめ加工時に時差動作に伴って一方に偏って作用することがなく、双方の密着片２８を均等に変形加工することができ、冷媒チューブ２３と端板２４、２５のかしめ固定が安定する。

また、係止レバー３の先端部に、該係止レバー３の加工穴２７への挿入深さを規制する段部１７を設けたことにより、係止レバー３の加工穴２７への挿入深さが規制されるため、必要以上に該係止レバー３が挿入されてプレートフィン群２２を損傷、あるいは変形させることが防止でき、熱交換器２１の品質を損ねることも抑制できる。また、係止レバー３の加工穴１７への挿入深さが一様化でき、冷媒チューブ２３と端板２４、２５のかしめ加工仕様を安定させることができ、熱交換器２１の品質を確保することができる。

また、熱交換器２１は、冷媒チューブ２３の端板２４、２５へのかしめ固定が、冷媒チューブ２３を損傷することなく、安定して行えるため、歩留まりが良く、コストの上昇を抑制して製作することができる。また、前述のかしめ固定が安定しているため、熱交換器２１としての品質を安定、かつ維持することができるものである。

なお、本実施の形態１においては、係止レバー３を直線的な広がり方向および直線的な接近となる方向に移動させる駆動機構７を、ねじ溝が加工された回転軸１１に形成されたねじ溝と係止レバー３の移動部１５に設けたトルク穴１４を螺合し、回転軸１１を回転させることによって係止レバー３を直線的に移動させる構成としたが、かかる構成に限るものではなく、例えば、カム機構を用いて回転運動を直線運動に変換する周知の機構を用いることも可能であり、さらに、グリップ４を具備するハンディタイプに限らず、自動化設備に組込むことも可能な構成である。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。ここでは、先の実施の形態１と相違する部分を主体に説明し、実施の形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明し、詳細な説明を省略する。

図１６は、本発明の実施の形態２におけるかしめ加工装置を構成する係止レバーの斜視図である。図１７は、同実施の形態２におけるかしめ固定を行った後の状態を示すかしめ加工装置を装着した熱交換器の要部断面図である。

先の実施の形態１と相違する部分は、係止レバー３の先端に設けた爪部１８において、爪部１８の全幅に亘って溝１８ａを設けた点である。

この溝１８ａは、その一辺が段部１７の端部と一致する位置に設けられ、溝幅は、端板２４、２５の板厚より若干大きく形成されている。

したがって、熱交換器２１の組立て時において、先の実施の形態１と同様に係止レバー３をセットする、即ち、段部１７と端板２４面が当接状態となるように爪部１８を加工穴２７に挿入することにより、溝１８ａと端板２４が対向して配置された状態となる。

その状態でかしめ加工装置１のスイッチを投入することによって係止レバー３が広がり方向に移動を開始し、これに伴って溝１８ａと端板２４端縁部が係合し、該係合を維持しつつ密着片２８の塑性変形が行われる。その状態を図１７に示す。

かかることにより、溝１８ａによって係止レバー３の端板２４への位置決めが行い易くなり、密着片２８の塑性変形時に、係止レバー３が端板２４に対して傾斜して加工穴２７へ係止することも抑制でき、これに起因して爪部１８が位置ズレを生じ、密着片２８の塑性変形が歪んで冷媒チューブ２３と端板２４の固定が不安定となることも抑制できる。したがって、冷媒チューブ２３と端板２４のかしめ固定を行う作業もやり易くなり、熱交換器２１の組立て作業に、熟練が伴わない作業者が携わることもでき、また、熱交換器２１の品質をより安定させることができる。

本発明にかかるかしめ加工装置および熱交換器は、製造コストを低減した熱交換器の提供を可能とするものであり、特に、かしめ加工装置は、冷媒チューブの工程不良を低減する歩留まりのよい組立作業内容とすることができ、冷蔵庫、自動販売機等の如く、流体を冷媒とする熱交換器の他に、ラジエター等の如く水等の液体を流体とする熱交換器等を具備した産業機器分野にわたって広く適用できるものである。

本発明の実施の形態１におけるかしめ加工装置の動作前の斜視図 同実施の形態１におけるかしめ加工装置の動作後の斜視図 図１のＡ−Ａ線によるかしめ加工装置の断面図 本発明の実施の形態１におけるかしめ加工装置により組立てられる熱交換器の斜視図 同実施の形態１における熱交換器の第一端板側からの平面図 同実施の形態１における熱交換器の第二端板側からの平面図 同実施の形態１の熱交換器を構成する端板の組立て前の平面図 同実施の形態１の熱交換器を構成するプレートフィンの平面図 同実施の形態１における熱交換器の端板に設けられた貫通穴部の平面図 同実施の形態１における熱交換器の組立て時における冷媒チューブをプレートフィン群へ挿入する前の工程を示す熱交換器の要部断面図 同実施の形態１における熱交換器の組立て後における冷媒チューブの貫通状態を示す熱交換器の要部断面図 同実施の形態１におけるかしめ固定を行う前の状態を示すかしめ加工装置を装着した熱交換器の要部断面図 図１２の状態を平面で表した端板の裏面からの要部平面図 同実施の形態１におけるかしめ固定を行った後の状態を示すかしめ加工装置を装着した熱交換器の要部断面図 図１４の状態を平面で表した端板の裏面からの要部平面図 本発明の実施の形態２におけるかしめ加工装置を構成する係止レバーの斜視図 同実施の形態２におけるかしめ固定を行った後の状態を示すかしめ加工装置を装着した熱交換器の要部断面図 従来例を示す熱交換器の斜視図 同熱交換器を構成する端板の正面図 同熱交換器の端板における抱持片の塑性変形を説明する部分正面図

符号の説明

１ かしめ加工装置
２ 本体部
３ 係止レバー
７ 駆動機構
１６ 段差部
１７ 段部
１８ 爪部
１８ａ 溝
２１ 熱交換器
２２ プレートフィン
２２ａ 長穴
２３ 冷媒チューブ
２３Ａ 曲管部
２３ｂ 曲管部
２４ 第一端板
２５ 第二端板
２６ 貫通穴
２７ 加工穴
２８ 密着片

Claims (8)

1. 板状の固定物に、柱状あるいは筒状の貫通物が貫通する貫通穴と、密着片を介して前記貫通穴と並設された加工穴を設け、前記貫通物の貫通状態において、前記密着片を、その一部が前記貫通穴側へ延出して前記貫通物の外表面に密着する如く前記密着片を塑性変形するかしめ固定物のかしめ加工装置であって、前記かしめ加工装置を、本体と、前記本体の一壁面に突出し、かつ所定間隔を介して配置され、その一方が前記固定物に設けられた位置決め部に係止し、他方が前記加工穴より前記密着片に当接する一対の係止レバーと、前記本体に設けられ、前記係止レバーを、その所定間隔が広がる方向に駆動する駆動機構を具備する構成としたかしめ加工装置。
2. 前記固定物を、相互に間隔をおいて積層配置され、かつ冷媒チューブが貫通したプレートフィンと、前記プレートフィンを挟んで配置された一対の端板を具備する熱交換器とし、前記少なくとも一方の端版に、前記密着片を設けた加工穴と該加工穴より離れて位置する位置決め穴を設け、前記一方の係止レバーを前記位置決め穴に係止し、他方の係止レバーを前記加工穴に係止し、前記係止レバーの広がり方向動作により、前記密着片を前記冷媒チューブに密着する如く塑性変形する請求項１に記載のかしめ加工装置。
3. 前記端板に、前記冷媒チューブが貫通する貫通穴を、所定間隔を介して複数設け、前記加工穴を、前記隣り合う貫通穴の間で、かつ前記密着片が前記それぞれの貫通穴に面する如く複数設け、前記一対の係止レバーを、その広がり方向において前記それぞれの加工穴の密着片と係止するようにした請求項２に記載のかしめ加工装置。
4. 前記駆動機構により、前記一対の係止レバーが同時に離間する方向へ移動するようにした請求項２または３に記載のかしめ加工装置。
5. 前記係止レバーの先端部に、該係止レバーの加工穴への挿入深さを規制する段部を設けた請求項２から４のいずれか一項に記載のかしめ加工装置。
6. 前記係止レバーにおける前記密着片が当接する位置に、前記密着片の少なくとも一部が係止する溝を設けた請求項２から５のいずれか一項に記載のかしめ加工装置。
7. 前記端板を貫通する冷媒チューブを、１８０°に曲げ加工された曲管部とし、前記貫通穴を、前記曲管部が貫通する長穴形状とし、さらに、前記加工穴および密着片を、前記貫通穴の長径方向と平行して設け、前記一対の係止レバーの少なくとも一方に、該係止レバーの広がり動作時において、前記曲管部との接触を避ける段差部を設けた請求項２から６のいずれか一項に記載のかしめ加工装置。
8. 直管部および曲管部が連続する如く蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、前記冷媒チューブが貫通する長穴を複数有し、かつ相互に間隔をおいて積層配置された多数のプレートフィンと、前記冷媒チューブが貫通する穴を複数有し、前記プレートフィンを挟んで配置された一対の端板を有する熱交換器であって、前記端板の少なくとも一方を、前記冷媒チューブの曲げ加工された曲管部が貫通する貫通穴と、前記貫通穴と併設され、かつ前記冷媒チューブの貫通状態においてその一部が前記貫通穴内側へ延出し、かつ塑性変形して冷媒チューブの外壁面に密着する密着片を設けた加工穴を具備する構成とし、前記密着片の塑性変形を、請求項２から７のいずれか一項に記載のかしめ加工装置にて行った熱交換器。

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